[發明專利]熱塑性復合物、其制備方法及其用途

有效

• 申請號: 201080042453.0
• 申請日: 2010-09-23
• 公開（公告）號: CN102548739A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: J·F·普拉特;S·A·羅杰斯;D·蓬索勒
• 申請（專利權）人: 塞特克技術公司
• 主分類號: B29C70/08
• 分類號: B29C70/08;B29C70/88;B29C41/00;B29C41/40
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 苗征;于輝

技術領域

本發明的主題涉及用于形成具有高強度-重量比的結構的熱塑性復合材料和預浸料(prepreg)。更具體地，在一些實施方案中，本發明涉及用于快速層合和成型過程的層合熱塑性復合物，所述復合物具有層間區域和外層區域，所述層間區域包含至少一種結晶度高且在快速層合或成型過程的加工窗口期間部分或完全結晶的聚合物，所述外層區域包含低結晶或非結晶的、且與所述層間區域的聚合物易混合和/或相容的聚合物，并且其熔融溫度和加工溫度低于所述層間區域的聚合物的熔融溫度和加工溫度。該熱塑性復合物可用于航空和其他高性能汽車/工業應用中。

背景技術

例如在航空、汽車、工業/化學和運動用品工業中，補強的熱塑性和熱固性材料具有廣泛應用。在固化前將熱固性樹脂浸漬入補強材料中，而樹脂材料的粘度低。熱固性復合物存在一些缺點。使用低模塑壓力制備這些復合物以避免對纖維的破壞。但這樣的低壓力使得難以抑制復合物中氣泡的形成，這可造成基體涂覆物中的空腔或缺陷。由此，熱固性復合物的大多數加工問題涉及去除夾帶的空氣或揮發物以制備無空腔的基體。通過預浸料方法制備的熱固性復合物需要長固化時間并變換壓力以控制當變稠時樹脂的流動，從而避免基質中的氣泡。雖然目前大型結構的制造利用熱固性復合材料的機械鋪設(robotic?placement)以提高生產速率，但對于其組件的總生產速率受限于壓熱器法(autoclave?process)步驟中的長時間固化和為了制備用于該方法步驟的材料的相關操作。一些大體積工藝如樹脂浸入避免了預浸料步驟，但仍然需要特殊的設備和材料，并在固化時長上一直進行過程監測(如美國專利4,132,755和5,721,034)。盡管熱固性樹脂在作為較低體積的復合物應用中已取得成功，但是加工這些樹脂的困難限制了它們在較大體積應用中的用途。

反之，由于相對更高的粘度，熱塑性組合物更難以浸漬入補強材料中。另一方面，相對于熱固性組合物，熱塑性組合物提供了許多優點。例如，熱塑性預浸料可更快地制成制品。另一優點在于從這樣的預浸料形成的熱塑性制品可以再循環。此外，在濕熱環境中具有極佳性能的耐損傷的復合物可通過適當選擇熱塑性基體而實現。熱塑性樹脂是高分子量的長鏈聚合物。這些聚合物當熔化時是高粘稠的，并且通常它們的流體性質是非牛頓性的。由此，熱固物的粘度范圍在100-5000厘泊(0.1-5Pa·s)，而熱塑物的熔融粘度范圍在5000-20000000厘泊(5-20000Pa·s)，更典型地為20000到1000000厘泊(20-1000Pa·s)。盡管在熱固物和熱塑物之間有3個數量級的粘度差，一些工藝已被應用于兩種類型的基體以層合纖維材料。